Automatic Nail Polish Dryer

Nume: Zugravescu Adina-Andreea

Grupa: 331CD

Lista de componente:

• Arduino UNO 16U2
  
• Senzor IR KY-032
  
• LCD 1602 cu I2C
  
• MOSFET IRF520N
  
• Diodă 1N4007 (flyback pentru protecție)
  
• Condensator ceramic 47nF (filtrare zgomot)
  
• Rezistență 220Ω
  
• Rezistență 10kΩ
  
• Breadboard
  
• Ventilator 12V (PC fan)
  
• Fire jumper
  

Diagrama circuit

1. Conectare senzor IR (KY-032):
   - GND la GND de pe Arduino
   - VCC la +5V de pe Arduino
   - OUT la pinul digital D2 de pe Arduino
   - EN lăsat neconectat

2. Conectare LCD 1602 cu interfață I2C:
   - GND la GND de pe Arduino
   - VCC la +5V de pe Arduino
   - SDA la pinul A4 de pe Arduino
   - SCL la pinul A5 de pe Arduino

3. Conectare ventilator 12V:
   - GND la drain al MOSFET-ului IRF520N
   - VCC la +5V de pe USB
   - Source-ul MOSFET-ului la GND
   - Gate-ul MOSFET-ului la pinul D3 (PWM) al Arduino, printr-o rezistență de 220Ω

4. Alte componente:
   - Diodă 1N4007 în paralel cu ventilatorul: catodul la +5V, anodul la drain
   - Rezistență de pull-down de 10kΩ între gate și GND (pentru a menține MOSFET-ul oprit când nu e activat)
   - Condensator ceramic de 47nF între +5V și GND pentru filtrarea alimentării

Notă: GND-ul Arduino și GND-ul alimentării externe sunt unite pe breadboard pentru a asigura masă comună.

Mediu de dezvoltare: Arduino IDE

Biblioteci folosite:

  Wire.h – pentru comunicarea I2C cu LCD-ul

  LiquidCrystal_I2C.h – pentru controlul afișajului LCD 1602 cu interfață I2C

Descrierea codului aplicației:

Codul monitorizează un senzor IR digital pentru a detecta prezența unei mâini. La detecție, se pornește un ventilator controlat prin PWM timp de 60 de secunde. Afișajul LCD conectat prin I2C arată un countdown, iar în ultimele 8 secunde viteza ventilatorului scade treptat (PWM: 150, 100, 50). După încheiere, ventilatorul se oprește și se afișează mesajul „Done!”, urmat de revenirea la starea „Ready”.

Algoritmi și structuri implementate:

• Sistem pe stări logice: standby → activare → rampă PWM → finalizare → standby
  
• Temporizare non-blocantă cu millis() folosită pentru countdown și control treptat al ventilatorului
  
• Control PWM gradual: analogWrite() cu valori 200 → 150 → 100 → 50 în ultimele 8 secunde
  
• Afișare dinamică pe LCD: mesajele și countdown-ul sunt actualizate în timp real
  
• Optimizare a mesajelor transmise în Serial Monitor: evitarea afișărilor redundante
  

Funcții implementate:

• setup(): configurarea pinilor, inițializarea LCD și Serial Monitor

    pinMode(FAN_PIN, OUTPUT);  // Set FAN_PIN as an output pin for controlling the fan
    pinMode(SENSOR_PIN, INPUT);  // Set SENSOR_PIN as an input for reading sensor data
    analogWrite(FAN_PIN, 0);  // (PWM 0%)
    
    lcd.init();
    lcd.backlight();
    lcd.setCursor(5, 0);
    lcd.print("Ready");  // Display "Ready" on the LCD initially
    
    // Start serial monitor for debugging
    Serial.begin(9600);
    

• loop(): verifică senzorul, declanșează ciclul de uscare și gestionează afișajul

    // Update every 1 second to monitor the status
    if (millis() - lastUpdateTime >= updateInterval) {
        lastUpdateTime = millis();

        // If not currently drying and a hand is detected
        if (!drying && isHandDetected()) {
            drying = true;
            startTime = millis();
            analogWrite(FAN_PIN, 200);  // Start the fan immediately at 200 PWM
            fanState = 1;  // Update fan state to "on"
            lcd.clear();
            lcd.setCursor(1, 0);
            lcd.print("Drying started");
            Serial.println("Hand detected");
        }

        if (drying) {
            unsigned long elapsed = millis() - startTime;
            unsigned long remaining = (dryingDuration - elapsed) / 1000;

            lcd.setCursor(4, 1);
            lcd.print("Time: ");
            lcd.print(remaining);
            lcd.print("s   ");

            // Handle gradual PWM ramp-down in the last 8 seconds
            handlePWMSpeedControl();

            // Check if the drying duration has expired
            if (elapsed >= dryingDuration) {
                // Automatically reset drying process when the time expires
                fanState = 0;
                resetDryingProcess();
            }
       }
    }
    

• isHandDetected(): verifică dacă senzorul IR detectează o mână (semnal LOW)

    int sensorValue = digitalRead(SENSOR_PIN);  // Read the digital value from the sensor
    if (sensorValue == LOW) {  // If the sensor detects a hand
       return true;
    }
    return false;
    

• handlePWMSpeedControl(): reduce progresiv viteza ventilatorului în ultimele 8 secunde

    unsigned long elapsedTime = millis() - startTime;

    if (elapsedTime >= 52000) {  // After 52 seconds, start ramp-down
        int pwmValue = 0;

        // Ramp down the PWM speed to 150, 100, 50 over the last 8 seconds
        if (elapsedTime <= dryingDuration - 7000) {
          pwmValue = 150;
        } else if (elapsedTime <= dryingDuration - 4000) {
          pwmValue = 100;
        } else if (elapsedTime <= dryingDuration - 1000) {
          pwmValue = 50;
        }

        pwmValue = constrain(pwmValue, 0, 200);

        // Only print PWM value if it's different from the previous one
        static int lastPWMValue = -1;
        if (pwmValue != lastPWMValue) {
          analogWrite(FAN_PIN, pwmValue);
          Serial.print("Fan PWM: ");
          Serial.println(pwmValue);
          lastPWMValue = pwmValue;  // Update the last PWM value
        }
    }
    

• resetDryingProcess(): oprește ventilatorul, afișează „Done!” și revine la starea „Ready”

    analogWrite(FAN_PIN, 0);  // Stop the fan
    Serial.print("Fan state: ");
    Serial.println(fanState);
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(5, 0);
    lcd.print("Done!");
    delay(2000);  
  
    lcd.clear();
    lcd.setCursor(5, 0);
    lcd.print("Ready");
    drying = false;
    

Validare funcționalități:

Ventilatorul pornește automat la 200 PWM când senzorul detectează o mână.
LCD-ul afișează countdown-ul de 60 de secunde în timp real.
În ultimele 8 secunde, PWM-ul este redus gradual: 150 → 100 → 50.
După terminare, este afișat „Done!”, urmat de revenirea la „Ready”.
Pe Serial Monitor se afișează „Hand detected”, valorile PWM și „Fan state: 0” după finalizare.

Elemente de noutate:

• Rampă de coborâre a turației ventilatorului pe finalul ciclului
• Countdown afișat pe LCD fără blocare
• Diagnostic și urmărire prin mesaje în Serial Monitor

Optimizări realizate:

• Afișarea valorii PWM în Serial Monitor se face doar atunci când aceasta se modifică, evitând mesaje redundante
• Cod structurat în funcții dedicate cu responsabilitate unică
• Afișare eficientă pe LCD fără suprascrieri inutile

Proiectul m-a ajutat să înțeleg mai bine integrarea componentelor hardware cu logica software într-un sistem automat. A fost o experiență practică utilă, care mi-a consolidat noțiunile studiate în cadrul laboratoarelor de PM.

dryer.zip

Resurse Hardware:

• Datasheet Arduino UNO
• Datasheet IRF520N
• Senzor IR KY-032
• LCD 1602 cu Interfață I2C

Resurse Software:

• Arduino millis() Reference
• LiquidCrystal_I2C Library
• Arduino PWM Reference